בין הקהילה המדעית, ממשלות, ארגונים הומניטריים ואפילו מתכננים צבאיים, שינוי האקלים נחשב לאיום הגדול ביותר העומד בפני האנושות כיום. בין העלייה ברעב, מחלות, שיטפונות, עקירות, מזג אוויר קיצוני וכאוס שנוצרים, ברור כי הדרך בה אנו גורמים לכוכב הלכת שלנו להתחמם מביאה לתוצאות קשה.
אולם ישנם מספר תרחישים שבהם הפגיעה הנגרמת כעת עלולה לגרום לאפקט בורח המוביל להכחדת המונים. אפשרות זו הודגמה במחקר שנערך לאחרונה על ידי פרופסור ה- MIT דניאל רוטמן בתמיכת נאס"א והקרן הלאומית למדע (NSF). לדברי רוטמן, אנו נמצאים בסכנה להפר את "סף הפחמן" שעלול להוביל לאפקט בורח עם האוקיינוסים של כדור הארץ.
רוטמן, פרופסור לגאופיזיקה ומנהל משותף של מרכז לורנץ במחלקה למדעי כדור הארץ, האטמוספירה והפלנטריה של MIT, הקדיש את השנים האחרונות להזהיר אותנו על הסף הקריטי שעומד בפנינו. עוד בשנת 2017 הוא פרסם מאמר ב התקדמות מדעית שהזהיר כיצד האוקיינוסים של כדור הארץ עשויים להכיל מספיק פחמן דו חמצני עד 2100 בכדי לעורר הכחדה המונית.
מאז, רוטמן שידל את התחזית הזו על ידי חקר האופן בו מגיב מחזור הפחמן ברגע שהוא דוחף מעבר לסף קריטי. בעיתון החדש שלו, שהופיע בעיתון הליכי האקדמיה הלאומית למדעיםרוטמן השתמש במודל מתמטי פשוט שפיתח כדי לייצג את מחזור הפחמן באוקיאנוס העליון של כדור הארץ וכיצד הוא עשוי להתנהג כשחוצים את הסף הזה.
מחזור זה מורכב מפחמן המשתחרר באטמוספירה של כדור הארץ (בעיקר באמצעות פעילות וולקנית) ומאוחסן במעטפת כדור הארץ בצורה של מינרלים קרבונטיים. האוקיאנוסים שלנו משמשים גם כ"כיור פחמן ", מסירים פחמן אטמוספרי מהאוויר וממיר אותו לחומצה פחמית. מחזור זה שמר על טמפרטורות כדור הארץ ורמות החומציות של האוקיינוס יציבות לאורך זמן.
כאשר פחמן דו חמצני מהאטמוספירה מתמוסס במי ים, יש לו גם השפעה של ריכוז יוני הקרבון של האוקיינוס. כאשר הם נופלים מתחת לסף מסוים, פגזים העשויים מסידן פחמתי מתחילים להתמוסס ואורגניזמים התלויים בהם להגנה מתקשים להתקיים יותר.
זה מזיק משתי סיבות. מצד אחד זה אומר שחלק חשוב ממעגל החיים הימי יתחיל לגווע. מצד שני, לקונכיות תפקיד חשוב בהוצאת הפחמן הדו-חמצני מהאוקיאנוס העליון. זה מתרחש כתוצאה מאורגניזמים הנשענים על קליפותיהם כדי לעזור להם לשקוע בקרקעית האוקיאנוס, כשהם נושאים עימם פחמן אורגני דטריטי.
לפיכך, עלייה בפחמן דו חמצני באטמוספרי (וההחמצה האוקיאנית שהתקבלה) פירושו פחות אורגניזמים מסתיידים ופחות פחמן דו חמצני מוסר. כפי שהסביר רוטמן בראיון שנערך לאחרונה ל- MIT News:
"זה משוב חיובי. יותר פחמן דו חמצני מוביל ליותר פחמן דו חמצני. השאלה מנקודת מבט מתמטית היא האם משוב כזה מספיק בכדי להפוך את המערכת לא יציבה? "
תהליך זה התרחש פעמים רבות במהלך ההיסטוריה של כדור הארץ. כפי שרוטמן ציין במחקר שלו, עדויות הנגזרות מחקר שכבות משקעים מראות כי מאגרי הפחמן של האוקיינוסים השתנו במהירות (ואז התאוששו) עשרות פעמים במהלך 540 מיליון השנים האחרונות. הדרמטי שבהם התרחש בערך באותה תקופה כמו ארבע מתוך חמש הכחדות ההמונים הגדולות בתולדות כדור הארץ.
בכל אחד מהמקרים הללו רוטמן מסיק כי עלייה בפחמן דו חמצני (בין הדרגתית ובין אם לפתע) בסופו של דבר עברה מעבר לסף, וכתוצאה מכך הייתה אפקט מפל בורח הכולל פידבק כימי. זה הוביל לחמצת אוקיינוס קיצונית ולהגברת השפעות ההדק המקורי.
מה שכן, בערך במחצית השיבושים במודל של רוטמן, השיעור בו גדל הפחמן היה זהה למעשה ברגע שהם הופעלו. בעוד שהטריגרים בעבר היו ככל הנראה כתוצאה מגידול בפעילות געשית או מאירועים טבעיים אחרים, אלה התרחשו במהלך עשרות אלפי שנים. כיום האנושות שואבת CO2 לאטמוספרה בקצב שלא היה עד כה ברשומה הגיאולוגית.
זה היה אחד הממצאים העיקריים של המחקר של רוטמן, שהראה כי השיעור בו CO2 מוצג משחק תפקיד מרכזי בהוצאת המערכת מהאופן. בעוד שהפרעות צנועות במחזור הפחמן היו מפלסות לאורך זמן ולא ישפיעו על היציבות הכללית באוקיאנוס, הנהיגה מהירה של CO2 תוביל למצב של פידבקים חיוביים המגבירים את הבעיה.
כיום טוען רוטמן כי אנו "נמצאים בשטח של עירור", ואם זה יקרה, המשוב וההשפעות הנובעים מכך עשויים להיות דומים לקטסטרופות העולמיות בעבר. "ברגע שעברנו את הסף, איך שהגענו לשם אולי לא משנה", אמר. "ברגע שאתה מתגבר על זה אתה מתמודד עם איך כדור הארץ עובד, והוא ממשיך לרכיבה משלו."
בצד החיובי, המחקר שלו הראה גם כי אוקיינוסים של כדור הארץ (בהתבסס על רמות החמצה הנוכחיות) ישובו בסופו של דבר לשיווי משקל, אך רק לאחר עשרות אלפי שנים. דפוס זה תואם את התיעוד הגיאולוגי, במיוחד עם לפחות שלוש הכחדות המוניות שלפי ההערכה הן קשורות לגעש מסיבי מתמשך.
במילים אחרות, אם פליטות פחמן אנתרופוגניות חוצות את אחוז החסימה וממשיכות מעבר לו, ההשלכות יכולות להיות חמורות לא פחות מאשר עם הכחדות המוניות קודמות. "קשה לדעת איך הדברים בסופו של דבר בהתחשב במה שקורה היום," אמר רוטמן. "אבל כנראה שאנחנו קרובים לסף קריטי. כל דוקרן יגיע למקסימום לאחר 10,000 שנה. אני מקווה שזה ייתן לנו זמן למצוא פיתרון. "
הקהילה המדעית כבר מכירה בכך ש CO אנתרופוגני2 פליטות משפיעות על סביבת כדור הארץ - השפעה שאפשר לחוש במשך אלפי שנים. עם זאת, מחקר זה טוען כי התוצאות הללו יכולות להיות דרמטיות בהרבה ממה שציפו בעבר ויכולות להיות בלתי הפיכות מעבר לנקודה מסוימת. אם אין דבר אחר, המחקר של רוטמן מדגיש את הצורך ביישומי הפתרונות כעת, בעוד שיש זמן.
